Download La bronquitis contagiosa se considera una enfermedad respiratoria

APLICACIÓN DE TECNICAS BASADAS EN BIOLOGIA MOLECULAR PARA EL
DIAGNÓSTICO Y TIPIFICACIÓN DE CEPAS VACUNALES DEL VIRUS DE LA
BRONQUITIS INFECCIOSA (IBV)
Blas ALI Sánchez Peral, Mª José Rodríguez.
INGENASA. Hermanos García Noblejas 41, 28037. Madrid. Spain.
www.ingenasa.es
[email protected]; [email protected]
EL VIRUS
La bronquitis infecciosa es una enfermedad respiratoria sumamente contagiosa
que produce grandes pérdidas en la industria avícola. El control de esta
enfermedad desde el punto de vista epidemiológico es extremadamente
importante, ya que la aparición de nuevos brotes tiene un amplio impacto
económico. Esta causada por el virus de la bronquitis infecciosa o IBV.
Pertenece al Orden Nidovirales, Familia Coronaviridae. Es un virus con
envuelta que presenta un diámetro de 60-200nm, tiene un genoma de 27600nt
en forma de RNA de hebra sencilla o RNAss, con polaridad positiva. Se han
identificado fundamentalmente tres proteínas específicas del virus: la
glicoproteína de membrana (M), la proteína de la nucleocápside (N) y la
glicoproteína de la espícula (S). La glicoproteína de la espícula comprende dos
subunidades (S1 y S2).
En su ciclo biológico IBV infecta pollos de todas las edades, siendo
especialmente patogénico en pollos jóvenes. Los signos clínicos de la
enfermedad son principalmente, por la presencia de ruidos respiratorios,
jadeos, estertores y tos. Basándose únicamente en los síntomas respiratorios, es
difícil diferenciarla de la enfermedad de NewCastle. El cuadro de infección
por IBV no presenta síntomas nerviosos aunque también viene acompañado
por una disminución de la producción y calidad del huevo que nunca baja
hasta cero, la mortalidad que genera como resultado del desarrollo de la
enfermedad suele ser menor que en el caso de NewCastle (6). IBV presenta una
gran variabilidad genética que explica la existencia de numerosos serotipos
víricos y subtipos. El virus infecta a los pollos por vía conjuntival, por
inhalación, secreciones respiratorias, desechos de animales infectados, agua
contaminada, etc. Los pollos infectados desarrollan los signos entre 36-48 horas
a partir del momento de la infección (7). Algunos virus IBV tienen una elevada
afinidad o tropismo por el riñón, pudiendo causar incluso daño renal, son las
denominadas cepas nefropatogénicas (1, 3, 25, 41). En relación a la
patogenicidad, hay evidencias de que el uso de ciertas vacunas puede inducir
una reacción severa tras su dosificación (12).
En EEUU existen fundamentalmente tres serotipos de IBV; Massachusetts,
Connecticut, y Arkansas 99. En Europa hay algunos clusters que comprenden
diversas variantes: H52, H120, V1259, V1385, D-274, D207, etc. IBV se considera
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un patógeno de distribución mundial. Se han descrito numerosas variantes
emergentes en diferentes partes del mundo relacionadas con las anteriores o
pertenecientes a una nueva generación de variantes de IBV; Israel, México
(9,13), Australia, Nueva Zelanda, Chile (8), Egipto, Marruecos (10), India,
Corea (23), Quebec (32), Taiwán (35), China (40), etc.
TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO
Las variantes emergentes hacen necesario el estudio y desarrollo de diferentes
técnicas de determinación y diagnóstico. Los procedimientos serológicos más
utilizados son el enzimoinmunoensayo o ELISA (19), la tipificación mediante
estudios serológicos por neutralización con antisueros específicos, y
Hemaglutinación o HE (31) en los que la mayor parte de los anticuerpos
utilizados en esta prueba son dirigidos contra la glicoproteína S1. En las
técnicas de cultivo, la confirmación de la presencia de virus es uno de los
objetivos más importantes a través del aislamiento en tejidos infectados de
tráquea, pulmones, riñones, (5, 7, 27) etc. Otras técnicas más avanzadas y
complejas basadas en biología molecular, permiten la expresión de proteínas de
superficie para su caracterización y posterior estudio de patogenicidad y
serovigilancia por técnicas de tipificación del virus, que comentaremos a
continuación.
Las técnicas basadas en biología molecular y su incorporación al diagnóstico y
tipificación de serotipos ha facilitado los estudios, en concreto la reacción en
cadena de la polimerasa (PCR), PCR Múltiplex (39,26) o PCR adaptada a la
restricción de fragmentos polimórficos de longitud variable o RFLP PCR (2, 11,
14, 18, 21, 23, 24, 28, 32, 37) que ha resultado muy útil en la diferenciación de
serotipos (4, 16, 20, 22, 34, 38, 39) y en el estudio de variantes emergentes (30,
32). La secuenciación automática de amplificados de IBV ha permitido llevar a
cabo estudios filogenéticos (17, 26, 29, 33). Por otro lado, las técnicas más
avanzadas de amplificación por PCR a tiempo real permiten diferenciar por
ejemplo, las cepas Arkansas, Connecticut, Beaudette y Massachusetts 41 con
una especificidad y la sensibilidad muy elevadas (15), con esta técnica es
posible cuantificar en una única prueba la cantidad de inicial de RNA y la
presencia de cuasispecies virales (15). La mayor parte de los estudios se centran
en la región hipervariable de la proteína S1 (16, 17, 21, 34, 36) cuya relación con
la patogenicidad y el perfil fenotipo-genotipo parece evidente (34).
NUEVA TÉCNICA DE TIPIFICACIÓN POR RFLP RT-PCR
En nuestro estudio presentamos un método rápido de diagnóstico y tipificación
utilizando la reacción en cadena de la polimerasa con un paso previo de
transcripción o RT-PCR sobre el gen S1. El amplificado es procesado por RFLP,
y digerido con enzimas de restricción. Hemos encontrado varios sitios de corte
para Eco NI y varias dianas a Psi I con distribución variable dentro de la región
amplificada de las cepas estudiadas, que permiten distinguir entre sí las cepas
vacunales de IBV ; 4-91, MA5 y H120, las vacunas comerciales más usadas en
Europa. En esta aproximación se han utilizado tres cepas vacunas de IBV (4-91,
MA5 y H120) de Nobilis®. La extracción de RNA se llevó a cabo mediante el
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método clásico de Chomczynski y Sacchi a partir de liófilo resuspendido en PBS
estéril. La RT-PCR se desarrolló con el kit comercial SuperScript Invitrogen®,
en un solo paso. El tamaño del producto de PCR fue de 757pb. Las cepas
vacunales amplificadas se secuenciaron utilizando un sistema de secuenciación
automática ABI 373, (Applied Biosystems ®). El análisis y la predicción de sitios
de restricción se llevó a cabo con de DS Gene 1.5v (Accelrys© software). Para
verificar las diferencias entre las cepas 4-91, MA5 y H120 en el gen S1, cada
amplificado de 757pb fue digerido con 10 U del Eco NI (10U/µl) y 10 U de Psi I
(10U/µl) Fermentas®. de forma individual o con ambas enzimas en el mismo
vial. El amplificado fue analizado por electrophoresis de gel de agarose
NuSieve® 3:1 (Cambrex Bio Rockland, S.a.) teñido con bromuro de etidio. El gel
fue revelado mediante un transiluminador (Fotodyne® 3002) y fotografiado
(Polaroid® MP-4).
El análisis de restricción individual sobre el gen S1 de las tres vacunas (4-91,
MA5 y H120) reveló la existencia de dos sitios de restricción (Psi I y Eco NI) con
distribución variable entre las tres cepas vacúnales. Figura 1
Figura 1. Patrones de restricción de las cepas vacunales
Eco NI
Mw
H120
MA5
Psi I
4-91
Mw
H120
MA5
4-91
500 pb
© Ingenasa
© Ingenasa
. Mw: Marcador de peso molecular Gene Ruler®
(Fermentas)
La unión de las dos enzimas de restricción mediante digestión doble sobre el
gen S1 de las tres vacunas (4-91, MA5 y H120) muestro tres patrones claramente
diferentes para cada una de las tres cepas vacunales. La cepa 4-91 tiene una
diana Eco NI y dos dianas Psi I; la cepa H120 dos sitios Psi I, y MA5 dos dianas
Psi I. Este perfil da lugar a los siguientes fragmentos de restricción, en cada
caso: 318, 176, 165, y 98pb en la cepa 4-91; 494, 165, y 98pb en la cepa H120 y
410, 249, 98pb en la cepa MA5. Figura 2. Respecto a las muestras de campo de
IBV recibidas en el laboratorio podemos decir que hasta el momento los
patrones de restricción son distintos a los encontrados en las vacunas
analizadas; presentan la misma diana Eco NI que las cepas vacúnales pero la
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diana Psi I tiene muchas variaciones respecto a las cepas 4-91, MA5 y H120. Por
tanto la digestión doble rinde patrones claramente diferenciarles de dichas
cepas. (Datos no presentados) que validan este método de tipificación. En
sucesivos estudios se tratará de ofrecer más información a cerca de las
muestras, de las dianas presentes, así como de la correlación que observamos
hasta ahora, en relación con las vacunas.
Figura 2. Patrones de restricción mixta de las cepas vacunales
Mw
4-91
H120
MA5
Mw
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600 pb
© Ingenasa
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CONCLUSIONES
El objetivo principal de este estudio ha sido de obtener un método rápido de
diagnóstico y diferenciación genotípica de las tres vacunas más utilizadas en
Europa; H120, la variante de Holanda (serotipo Massachussets); 4-91, variante
de Inglaterra y MA5 cepa derivada de la cepa Massachussets. El uso de una
técnica común tal como la PCR y el análisis de las mutaciones puntuales por
RFLP nos ha permitido diferenciar las cepas vacunales estudiadas. El
alineamiento del fragmento correspondiente al gen S1 en varias secuencias:
4406173, gi: 4406174, gi: 4406175, gi: 4406176, gi: 32402577, gi: 32402575 etc.
presenta una elevada variabilidad, basada en cambios puntuales, inserciones y
deleciones (32), de hecho hay estudios que ponen de manifiesto que
determinadas variantes de IBV no se pueden amplificar con oligonucleótidos
que son útiles para otras variantes de IBV (22). Es posible encontrar en la
región estudiada otros sitios de restricción aunque las variaciones puntuales
mostradas en este trabajo nos han parecido las más significativas.
En la mayor parte de estudios de IBV basados en RFLP se han estudiado y
analizado nuevas variantes de IBV, comparando homología con cepas ya
conocidas: H120, Connecticut, Holte, JMK, Ark, Delaware, SE, Md,
Florida…(18, 32, 35, 38), etc. Nos parece interesante conocer en detalle los
patrones moleculares de estas vacunas (MA5, H120 y 4-91) y dada la gran
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variabilidad que presenta en particular esta región de IBV (gen S1), puede ser
una manera de analizar los cambios de posibles variantes emergentes.
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Nuestro método permite conocer con certeza los patrones exactos en cada caso.
En laboratorios de diagnóstico que no tienen acceso a técnicas de última
generación tales como la PCR a tiempo real pueden estar interesados en
disponer de un método rápido (también más barato) para discernir y distinguir
estos serotipos vacunales de otros aíslados silvestres utilizando estas vacunas
como control positivo de amplificación (por ejemplo). Obviamente éste método
no pretende ser una técnica de reemplazo de otras técnicas, sino una alternativa
más en el conocimiento del virus. La gran diferencia existente en esta zona
permite mediante secuención del fragmento amplificado analizar el porcentaje
de homología , mediante alineamiento de secuencias, entre distintos brotes de
IBDV . Estudiar y diferenciar un número mayor tanto de muestras vacunales de
IBV, como de muestras salvajes será uno de nuestros próximos objetivos.
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